CuO/BiVO_(4)光催化剂的制备及光催化CO_(2)还原性能

摘要

基于类十面体钒酸铋(BiVO_(4))和氧化铜(CuO)纳米颗粒,构筑了CuO/BiVO_(4)异质结光催化剂;利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、光电流响应谱(I-t)、电化学阻抗谱(EIS)和荧光发射光谱(PL)对催化剂的形貌、结构和光电性能进行了表征和分析.结果表明,CuO纳米颗粒均匀地负载在BiVO_(4)的表面,通过控制铜源的用量可以调节CuO的含量,其含量对CuO/BiVO_(4)异质结的可见光吸收能力和光生载流子的分离效率有很大的影响.在气固反应体系下,对CuO/BiVO_(4)异质结的光催化还原CO_(2)的性能进行了研究.结果显示,光催化还原CO_(2)的主要产物为CO和CH_(4);随着CuO含量的增加,CO的产率逐渐降低,而CH_(4)的产率先增加后降低,最优化催化剂CuO/BiVO_(4)的CO和CH_(4)的产率分别为0.62和1.81μmol·g^(−1)·h^(−1),对CH_(4)的选择性达到最大值(93%).能带结构分析和电子顺磁共振(EPR)测试结果表明,CuO/BiVO_(4)中光生电荷的转移符合Z型转移机制.Z型异质结构的形成,促进了光生电子和空穴的分离,提升了催化体系的氧化还原能力.